基于V2I的优先通行方法及系统

技术领域

本发明属于车辆通行控制技术领域，特别涉及一种基于V2I的优先通行方法及系统。

背景技术

单行道是指只允许一个方向行驶的车道。单向交通作为一种投资少、见效快、操作简便的交通管理措施，在西方发达国家已得到广泛采用。近年来，我国许多城市也积极采用单向交通，把部分双行道路直接改成单行线，很大程度上缓解了道路交通压力，减少了拥堵情况。单行道是解决城市交通拥挤、增加交通容量的最直接、最有效、最经济的一种办法，它是以局部的限制来保障全局的畅通。

事物总是在有其利的同时会有其弊。比如，如果要到达的目的地与单行道所允许行驶的方向相反，则车辆可能需要绕行比较远的其它道路，这会给车辆带来某些不便。对普通的社会车辆而言，多花些时间和能耗成本尚可接受，但对于执行任务的分秒必争的特种车辆(比如救护车、消防车、警车、工程抢险车等)的行动会造成一定的影响。虽然根据相关规定，上述执行任务的特种车辆可以不受行驶速度、行驶路线、行驶方向和指挥灯信号的限制，在保证安全的情况下在单行道上逆行，但由于目前车与路、其它车辆以及行人等交通参与者之间并没有很好的沟通和协调机制，执行任务的特种车辆在单行道上逆行很容易造成交通堵塞和/或事故。如何在目前车联网技术大发展的背景下，结合数字水印技术，实现执行任务的特种车辆在单行道上安全快速地逆行，是急需解决的问题。

发明内容

为此，本发明提供一种基于V2I的优先通行方法及系统，将数字水印技术应用于车辆号牌，并结合V2I车联网技术来实现特定任务的目标车辆能够利用单行道优先逆向通行，保证通行安全可靠的同时，方案实施简单、高效。

按照本发明所提供的设计方案，提供一种基于V2I的优先通行方法，通过车联网云端服务器、车端及路侧端之间的信息交互实现对特定任务车辆的单行道逆向优先通行，实现过程包含如下内容：

车辆拥有者向权威部门注册申请目标车辆号牌，云端服务器依据注册申请数据生成车辆号牌图像，对车辆号牌的具体号码进行数字签名，并利用具体号码和数字签名生成数字水印嵌入车辆号牌图像中，将目标车辆号牌、在对应单行道上享有优先通行权限的车辆号牌、路侧端和单行道对应关系、及路侧端对应单行道终点位置预先存储在云端服务器，并在路侧端设置车辆号牌图像拍摄区域范围；

目标车辆行使到路侧端拍摄区域范围时，触发路侧端采集车辆号牌图像并将车辆号牌图像和路侧端数据上传至云端服务器；

云端服务器识别并提取车辆号牌图像中的目标车辆号牌，将提取的目标车辆号牌及路侧端数据在预先存储的数据中进行匹配来验证目标车辆在对应单行道上是否享有通行权限；并将验证结果反馈给目标车辆和路侧端；通过路侧端生成优先通行指示信息，使目标车辆在单行道上逆向优先的同时，提示其他车辆及行人避让。

作为本发明中基于V2I的优先通行方法，进一步地，云端服务器识别并提取车辆号牌图像中的目标车辆号牌，将提取的目标车辆号牌及路侧端数据在预先存储的数据中进行匹配来验证目标车辆在对应单行道上是否享有通行权限，包含：首先，通过识别车辆号牌图像来提取车辆号牌信息，并根据路侧端数据查找路侧端对应的单行道位置；接着，通过将提取的车辆号牌信息与预先存储的车辆号牌进行比对，若比对到相关车辆号牌，则查找目标车辆在路侧端对应单行道上是否享有优先通行权限，若享有，则继续识别车辆号牌图像中的数字水印，提取数字水印中的信息并对数字签名进行验签，验签成功，则判定目标车辆在对应单行道上享有优先通行权限，否则，该目标车辆在对应单行道上未享有优先通行权限。

作为本发明中基于V2I的优先通行方法，进一步，针对享有优先通行权限的目标车辆，云端服务器实时获取目标车辆地理位置，并将目标车辆地理位置与对应单行道终止位置之间距离与预设阈值进行比对，若该距离达到或小于预设阈值时，则允许目标车辆在对应单行道上逆向优先通行，再将通行权限验证结果反馈给目标车辆和路侧端；若该距离高于所述阈值，则继续持续采集目标车辆地理位置，并更新判断目标车辆地理位置与待行使单行道终止点地理位置之间距离，持续判断该距离与预设阈值大小，直至该距离达到或小于预设阈值，则允许目标车辆在对应单行道上逆向优先通行，再将通行权限验证结果反馈给目标车辆和路侧端。

作为本发明中基于V2I的优先通行方法，进一步，路侧端、车端和车联网云端服务器之间利用安全智能芯片进行信息安全交互，其中，安全智能芯片利用密码算法进行数据加密处理。

作为本发明基于V2I的优先通行方法，进一步地，密码算法包含但不局限于：SM1、SM2、SM3、SM4、SM9、3DES、AES、RSA、SHA-1和SHA-256中的一种或多种组合。

作为本发明基于V2I的优先通行方法，进一步地，车端包含多个目标车辆时，依据各目标车辆地理位置与单行道终止点位置的距离远近及目标车辆在当前地理位置时间先后关系对该多个目标车辆进行排队处理，云端服务器根据排队先后次序来验证目标车辆通行权限，其中，排队处理中，根据目标车辆地理位置与单行道终止点距离远近来设置距离较近的目标车辆排在队列前位，若距离相同，则按当前地理位置的时间先后，将请求时间在先的目标车辆排在队列前位。

进一步地，基于上述的方法，本发明还提供一种基于V2I的优先通行系统，包含：

与单行道对应并安装在相应单行道预设区域上的路侧端，采集预设区域范围内的车辆号牌图像并反馈至V2I中的云端服务器，并依据云端服务器发送的对应单行道优先通行权限生成优先通行指示信息，以提示对应目标车辆在单行道上逆向优先通行，并提示其他车辆和行人避让；

及，安装在车辆上的车端，通过车辆拥有者向权威部门注册申请目标车辆号牌，并依据车辆号牌来享有云端服务器发送的对应单行道上的优先通行权限；

云端服务器预先存储目标车辆号牌、在对应单行道上享有优先通行权限的车辆号牌、路侧端和单行道对应关系、及路侧端对应单行道终点位置，并依据注册申请数据生成车辆号牌图像，对车辆号牌的具体号码进行数字签名，利用具体号码和数字签名生成数字水印嵌入车辆号牌图像中，并通过获取路侧端发送的车辆号牌图像来验证在对应单行道上享有优先通行权限的目标车辆，并将目标车辆相关信息发送至与单行道对应的路侧端及目标车辆。

作为本发明基于V2I的优先通行系统，进一步地，所述云端服务器还包含：数字证书模块、云端安全模块、云端数字水印模块和云端存储模块，其中，

数字证书模块，用于为云端服务器生成公钥证书并保存，并签发路侧端和车端的公钥证书；

云端安全模块，利用安全智能芯片来为云端服务器提供信息交互数据的密码加解密及安全存储；

云端数字水印模块，用于对车辆号牌图像中的具体号码进行数字签名，利用具体号码和数字签名生成数字水印嵌入车辆号牌图像中；

云端存储模块，用于通过预置并存储目标车辆号牌、在对应单行道上享有优先通行权限的车辆号牌、路侧端和单行道对应关系、及路侧端对应单行道终点位置，供云端服务器通过调用查询相关信息来验证目标车辆优先通行权限。

作为本发明基于V2I的优先通行系统，进一步地，所述路侧端还包含：路侧端安全模块、路侧端摄像模块、交通信号机制机、优先信息显示牌和标线投影模块，其中，

路侧端安全模块，用于利用安全智能芯片为路侧端提供信息交互数据的密码加解密和安全存储；

路侧端摄像模块，用于采集预设区域范围内的车辆号牌图像；

交通信号机制机，用于通过改变道路交通信号顺序、调节配时来控制交通信号灯；

优先信息显示牌，用于显示供其他车辆和行人了解当前和/或即将逆向通行目标车辆的相关数据，该相关数据包含目标车辆行驶方向、速度及距离单行道标牌的距离；

标线投影模块，用于向车端目标车辆待行使单行道路面投射逆向优先通行数据，该逆向优先通行数据包含逆行方向指示标线及目标车辆相关数据。

作为本发明基于V2I的优先通行系统，进一步地，所述车端还包含车端安全模块和车端定位模块，其中，

车端安全模块，用于利用安全智能芯片为车端提供信息交互数据的密码加解密和安全存储；

车端定位模块，用于获取车辆地理位置数据。

本发明的有益效果：

第一，本发明中云端服务器、路侧端和车端通过对数字签名进行验证保证了信息发送方的身份及所发信息的真实和完整性，防止信息被非法篡改，还可通过在发送的信息中应用时间戳和随机数，以防止信息被重放攻击，保证信息的安全。

第二，通过应用V2I车联网及网络技术，在实现了信息安全传递的同时，可实现在单行道上通过交通信号控制机、优先信息显示牌、标线投影模块、智能道钉、语音提示模块等模块，使社会车辆和行人了解当前和/或即将驶入的车端的情况，及时调整自身的位置、方向和/或避让，使得所述车端可以安全顺利地实现优先通行。

第三，云端服务器可根据车端上报的定位信息和时间信息，更好更智能地确定优先服务于哪个或哪些车端，进一步提高了优先通行效率。

第四，本发明在车辆号牌的图像内嵌入数字水印信息从而生成安全车辆号牌。通过对数字水印的提取和相应验证可以确定该安全车辆号牌的图像内容是否完整、是否被篡改，并且可以确认是否由所述云端服务器所签发，从而可以保证需要逆向优先通行车辆的车辆号牌是经过专门审核、签发和制作的，是属于执行特定任务的特种车辆，能够有效保障安全通行秩序，使特定任务的目标车辆优先通行更加安全可靠。

附图说明：

图1为实施例中基于V2I的优先通行流程示意；

图2为实施例中基于V2I的优先通行系统架构示意。

具体实施方式：

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚、明白，下面结合附图和技术方案对本发明作进一步详细的说明。

本案实施例，参见图1所示，提供一种基于V2I的优先通行方法，通过车联网云端服务器、车端及路侧端之间的信息交互实现对特定任务车辆的单行道逆向优先通行，实现过程包含如下内容：

S101、车辆拥有者向权威部门注册申请目标车辆号牌，云端服务器依据注册申请数据生成车辆号牌图像，对车辆号牌的具体号码进行数字签名，并利用具体号码和数字签名生成数字水印嵌入车辆号牌图像中，将目标车辆号牌、在对应单行道上享有优先通行权限的车辆号牌、路侧端和单行道对应关系、及路侧端对应单行道终点位置预先存储在云端服务器，并在路侧端设置车辆号牌图像拍摄区域范围；

S102、目标车辆行使到路侧端拍摄区域范围时，触发路侧端采集车辆号牌图像并将车辆号牌图像和路侧端数据上传至云端服务器；

S103、云端服务器识别并提取车辆号牌图像中的目标车辆号牌，将提取的目标车辆号牌及路侧端数据在预先存储的数据中进行匹配来验证目标车辆在对应单行道上是否享有通行权限；并将验证结果反馈给目标车辆和路侧端；通过路侧端生成优先通行指示信息，使目标车辆在单行道上逆向优先的同时，提示其他车辆及行人避让。

V2I(Vehjcle to Infrastructure)中，V是车辆意思，I是基础设施，现有V2I车联网技术能够使车辆与基础设施之间进行信息交换。本案实施例中，通过应用V2I车联网及网络技术，在实现了信息安全传递的同时，可使社会车辆和行人了解当前和/或即将驶入的车端的情况，及时调整自身的位置、方向和/或避让，使得所述车端执行特殊任务的目标车辆可以安全顺利地实现单行道逆向优先通行。

作为优选实施例，进一步地，云端服务器识别并提取车辆号牌图像中的目标车辆号牌，将提取的目标车辆号牌及路侧端数据在预先存储的数据中进行匹配来验证目标车辆在对应单行道上是否享有通行权限，包含：首先，通过识别车辆号牌图像来提取车辆号牌信息，并根据路侧端数据查找路侧端对应的单行道位置；接着，通过将提取的车辆号牌信息与预先存储的车辆号牌进行比对，若比对到相关车辆号牌，则查找目标车辆在路侧端对应单行道上是否享有优先通行权限，若享有，则继续识别车辆号牌图像中的数字水印，提取数字水印中的信息并对数字签名进行验签，验签成功，则判定目标车辆在对应单行道上享有优先通行权限，否则，该目标车辆在对应单行道上未享有优先通行权限。

车端与云端服务器无线通信连接后，可随即向所述云端服务器发送车端相关信息，并能够实时并持续地向所述云端服务器发送所述车端的地理位置信息；所述云端服务器可以根据所述车端的地理位置信息掌握所述车端的行驶轨迹。当所述车端进入到路侧端预设区域范围后，所述路侧端采集所述车端的车辆号牌的图像，并将所述车辆号牌的图像和路侧端编号发送到云端服务器。云端服务器对车辆号牌的图像进行识别，提取出车辆号牌信息；所述云端服务器根据所述路侧端编号查找到所述路侧端所对应的单行道的地理位置信息。

所述云端服务器根据所述车辆号牌信息，与所述云端存储模块内预置和存储的车辆号牌进行比对，如果未在所述云端存储模块内查找到相关的车辆号牌时，所述云端服务器直接向所述车端和所述路侧端返回不允许逆向通行的通行权限；如果查找到相关的车辆号牌，再查找与所述车辆号牌所对应的车端在所述单行道的通行权限。如果所述车端的通行权限是不允许逆向通行，则所述云端服务器将该不允许逆向通行的通行权限发送给所述车端和所述路侧端。如果所述车端的通行权限是允许逆向通行，则所述云端服务器继续尝试识别所述车辆号牌的图像内所含的数字水印。

如果所述数字水印识别失败，则判定所述车辆号牌的图像所对应的车辆号牌为非法的车辆号牌，所述云端服务器向所述车端和所述路侧端返回不允许逆向通行的通行权限；具体的，如果数字水印信息识别失败，说明所述车辆号牌的图像内未含数字水印信息或数字水印信息被损坏无法识别。

如果所述数字水印识别成功，则所述云端服务器提取所述车辆号牌的图像内所含的数字水印信息，获得所述车辆号牌的具体号码信息和所述车辆号牌数字签名；所述云端服务器根据所述车辆号牌的具体号码信息，对所述车辆号牌数字签名进行验签。如果验签失败，则判定所述车辆号牌图像所对应的车辆号牌为非法的车辆号牌，所述云端服务器向所述车端和所述路侧端返回不允许逆向通行的通行权限。如果验签成功，则判定所述车辆号牌的图像是完整的未被篡改的、并且是由所述云端服务器签发的合法的安全车辆号牌；然后，所述云端服务器计算所述车端的地理位置与所述单行道的终止点的地理位置之间的距离。

当所述距离达到或低于一个阈值时，所述云端服务器将允许逆向通行的通行权限发送给所述车端，所述车端在保证安全的情况下在所述单行道上逆行通过；所述云端服务器同时还将所述车端相关信息发送给所述单行道所对应的路侧端，然后，所述路侧端根据所述车端相关信息控制交通信号控制机、优先信息显示牌和标线投影模块，以反映所述车端相关信息，提示社会车辆和行人采取避让措施，所述避让措施包括但不限于原地等待、让行和/或绕行；优选的，所述路侧端还控制智能道钉和/或语音提示模块，以反映所述车端相关信息，可提示社会车辆和行人采取避让措施，所述避让措施包括但不限于原地等待、让行和/或绕行。

当所述距离未达到或高于所述阈值时，所述云端服务器向所述车端发送要求实时持续提供所述车端的地理位置信息的要求；所述车端收到所述要求后，实时持续地采集车端的地理位置并实时发送给所述云端服务器；所述云端服务器收到所述车端的地理位置信息后，也实时计算所述车端的地理位置与所述单行道的终止点的地理位置之间的距离，直到所述距离达到或低于所述阈值时才停止采集和计算；当所述距离达到或低于所述阈值时，所述云端服务器执行前述距离达到阈值时的操作，分别向所述车端和所述路侧端发送如前所述的相应的信息。

所述阈值可由相关部门事先规定或指定，并设置在所述车端内；所述相关部门包括但不限于交通管理部门；作为例子，所述阈值可以是200米、100米、50米或其它距离。

所述车端收到所述不允许逆向通行的通行权限后，不能在所述单行道上逆行通过，而是自行选择其它道路绕行通过；所述路侧端在收到所述不允许逆向通行的通行权限后，忽略该车端的逆向通行需求。

在车端安装安全车辆号牌前，先向车辆管理部门提交车端的车辆信息并进行注册；所述车辆信息包括但不限于车辆识别码。由车辆管理部门提前规划、设计普通车辆号牌图像样式；车辆用户向车辆管理部门提交待上牌的车端的车辆信息，并选择车辆号牌的具体号码，进行注册；所述待上牌的车端的车辆信息包括车辆识别码；所述车辆管理部门为指定权威管理部门，具体的负责部门以相应规定为准。

所述云端服务器根据上述信息，生成普通车辆号牌图像；然后，所述云端服务器对所述车辆号牌的具体号码信息进行数字签名，生成车辆号牌数字签名。将所述车辆号牌的具体号码信息和所述车辆号牌数字签名作为参数，生成车辆号牌数字水印；然后，并将所述车辆号牌数字水印嵌入到所述普通车辆号牌图像内，生成所述安全车辆号牌图像。所述车辆管理部门按照车辆号牌的印刷和制作规范将所述安全车辆号牌图像生成安全车辆号牌；然后，车端安装所述安全车辆号牌。

进一步地，车端向所述云端服务器发出的车端的地理位置信息时，还可设置同时发送所述车端在采集所述车端的地理位置信息时的时间信息；当车端为多个时，当多个车端需要在所述单行道逆向优先通行时，所述云端服务器可以根据各车端的地理位置与所述单行道的终止点的地理位置的距离的远近以及所述时间信息内时间的先后关系来对车端进行排队，然后，所述云端服务器根据排队的先后次序确定先查询哪个车端的在所述单行道的通行权限；所述的对车端进行排队是先按各车端的地理位置与所述单行道的终止点的地理位置的距离的远近来排队，距离近的排在前面；如果距离相同，则按所述时间信息内的时间先后来排队，时间早的排在前面。

本案实施例中，进一步地，所述车端向所述云端服务器发出车端相关信息的同时，还发送所述车端用车端的私钥对所述车端相关信息的数字签名信息；在所述云端服务器在收到所述车端相关信息和所述车端相关信息的数字签名信息后，用车端的公钥证书中的公钥对所述车端相关信息的数字签名信息进行验签；如果验签失败，则直接向所述车端返回不允许逆向通行的通行权限。

本案实施例中，进一步地，所述路侧端将车辆号牌的图像和路侧端编号发送到云端服务器的同时，还发送所述路侧端用路侧端的私钥对所述车辆号牌的图像和路侧端编号的数字签名信息；在所述云端服务器在收到所述车辆号牌的图像和路侧端编号和所述车辆号牌的图像和路侧端编号的数字签名信息后，用路侧端的公钥证书中的公钥对所述车辆号牌的图像和路侧端编号的数字签名信息进行验签；如果验签失败，则直接向所述路侧端和所述车端返回不允许逆向通行的通行权限。

进一步地，所述云端服务器向所述车端和/或所述路侧端返回所述通行权限前，所述云端服务器用自身私钥对所述通行权限进行数字签名，生成通行权限数字签名，然后，将所述通行权限和所述通行权限数字签名一起返回给所述车端和/或所述路侧端。所述车端和/或所述路侧端在收到所述通行权限和和所述通行权限数字签名后，先用所述云端服务器的公钥证书中的公钥对所述通行权限数字签名进行验签；如果验签不成功，则所述车端和/或所述路侧端向所述云端服务器发送要求重新生成和发送通行权限和通行权限数字签名的请求；如果验签成功，则所述车端和/或所述路侧端再根据所述车端的通行权限进行相应的操作；

本案实施例中，在所述云端服务器同时还将所述车端相关信息发送给所述单行道所对应的路侧端前，进一步地，所述云端服务器用自身私钥对所述车端相关信息进行数字签名，生成车端相关信息数字签名，然后，将所述车端相关信息和所述车端相关信息数字签名一起发送给所述路侧端。所述路侧端在收到所述车端相关信息和所述车端相关信息数字签名后，先用所述云端服务器的公钥证书中的公钥对所述车端相关信息数字签名进行验签；如果验签不成功，则所述路侧端向所述云端服务器发送要求重新生成和发送所述车端相关信息和所述车端相关信息数字签名的请求；如果验签成功，则所述路侧端再根据所述车端相关信息进行相应的操作，

优选的，所述车端、所述云端服务器和所述路侧端在互发信息时，还可以加入时间戳和随机数，并在收方进行相应的验证，以防止信息被重放攻击。

进一步地，基于上述的方法，本发明实施例还提供一种基于V2I的优先通行系统，包含：

与单行道对应并安装在相应单行道预设区域上的路侧端，采集预设区域范围内的车辆号牌图像并反馈至V2I中的云端服务器，并依据云端服务器发送的对应单行道优先通行权限生成优先通行指示信息，以提示对应目标车辆在单行道上逆向优先通行，并提示其他车辆和行人避让；

及，安装在车辆上的车端，通过车辆拥有者向权威部门注册申请目标车辆号牌，并依据车辆号牌来享有云端服务器发送的对应单行道上的优先通行权限；

云端服务器预先存储目标车辆号牌、在对应单行道上享有优先通行权限的车辆号牌、路侧端和单行道对应关系、及路侧端对应单行道终点位置，并依据注册申请数据生成车辆号牌图像，对车辆号牌的具体号码进行数字签名，利用具体号码和数字签名生成数字水印嵌入车辆号牌图像中，并通过获取路侧端发送的车辆号牌图像来验证在对应单行道上享有优先通行权限的目标车辆，并将目标车辆相关信息发送至与单行道对应的路侧端及目标车辆。

通过应用V2I车联网及网络技术，在实现了信息安全传递的同时，可使社会车辆和行人了解当前和/或即将驶入的车端的情况，及时调整自身的位置、方向和/或避让，使得所述车端执行特殊任务的目标车辆可以安全顺利地实现单行道逆向优先通行。

进一步地，所述云端服务器还包含：数字证书模块、云端安全模块、云端数字水印模块和云端存储模块，其中，

数字证书模块，用于为云端服务器生成公钥证书并保存，并签发路侧端和车端的公钥证书；

云端安全模块，利用安全智能芯片来为云端服务器提供信息交互数据的密码加解密及安全存储；

云端数字水印模块，用于对车辆号牌图像中的具体号码进行数字签名，利用具体号码和数字签名生成数字水印嵌入车辆号牌图像中；

云端存储模块，用于通过预置并存储目标车辆号牌、在对应单行道上享有优先通行权限的车辆号牌、路侧端和单行道对应关系、及路侧端对应单行道终点位置，供云端服务器通过调用查询相关信息来验证目标车辆优先通行权限。

利用云端存储模块预置和存储车端的车辆号牌和/或车辆识别码，以及所述车端的车辆号牌和/或车辆识别码所对应的单行道的通行权限，以供所述云端服务器查询和调用；所述单行道通过所述单行道的地理位置信息、单行道编号和/或单行道名称来确定；所述云端存储模块还用于存储路侧端编号；所述云端存储模块还可用于存储所述路侧端编号所对应的路侧端的地理位置信息、所述路侧端所对应的单行道的地理位置信息；所述单行道的地理位置信息包括但不限于所述单行道的起始点和/或终止点的地理位置信息；所述地理位置信息包括但不限于地理坐标；所述云端服务器预设和维护有所述单行道的起始点和/或终止点的地理位置信息与所述路侧端的地理位置信息和路侧端编号的对应关系，使得通过一方的地理位置信息和/或编号可以找到另一方的信息。

利用云端数字水印模块生成数字水印并将所述数字水印嵌入到普通车辆号牌图像内形成安全车辆号牌图像；并可通过其对车辆号牌图像中内嵌的数字水印进行识别和/或提取。

通过云端服务器对车端的通行权限进行存储和/或验证；所述通行权限是指所述车端具不具有在单行道上逆行的权限，其中，当所述车端具体是指因执行任务而需要在单行道逆行的特种车辆时，对应的通行权限为允许逆向通行；当所述车端不是因执行任务而需要在单行道逆行的特种车辆时，对应的通行权限为不允许逆向通行；利用云端服务器计算所述车端的地理位置与所述单行道的终止点的地理位置之间的距离，并通过识别车辆号牌的图像来从中识别并提取出车辆号牌信息。

进一步地，所述路侧端还包含：路侧端安全模块、路侧端摄像模块、交通信号机制机、优先信息显示牌和标线投影模块，其中，

路侧端安全模块，用于利用安全智能芯片为路侧端提供信息交互数据的密码加解密和安全存储；

路侧端摄像模块，用于采集预设区域范围内的车辆号牌图像；

交通信号机制机，用于通过改变道路交通信号顺序、调节配时来控制交通信号灯；

优先信息显示牌，用于显示供其他车辆和行人了解当前和/或即将逆向通行目标车辆的相关数据，该相关数据包含目标车辆行驶方向、速度及距离单行道标牌的距离；

标线投影模块，用于向车端目标车辆待行使单行道路面投射逆向优先通行数据，该逆向优先通行数据包含逆行方向指示标线及目标车辆相关数据。

路侧端通过设置路侧端编号来唯一标识所述路侧端；所述路侧端编号可存储于所述路侧端的路侧端安全模块的安全存储区内；在路侧端还可存储有该路侧端的地理位置信息以及该路侧端所在的单行道的地理位置信息。利用交通信号控制机改变道路交通信号顺序、调节配时并控制道路交通信号灯运行；交通信号控制机是交通信号控制系统的核心组成部分，是交通信号控制系统中位于道路现场的执行单元，其核心功能是实现道路交通信号控制，兼有交通信息采集、通信、交叉口监控等功能；所述交通信号控制机控制交通信号灯；所述交通信号灯设置于单行道出口和/或入口处，单行道的整个路段也可根据实际需要设置更多交通信号灯，比如在路段中间有人行横道的位置可以设置交通信号灯；所述交通信号灯包括但不限于用于指示社会车辆和行人的红绿灯和用于指示逆向优先通行的红绿灯；所述社会车辆是指除需要逆行通过单行道的所述车端以外的其它车辆。

利用优先信息显示牌显示所述车端的车端相关信息，以便于社会车辆和行人了解当前和/或即将驶入的车端的情况，及时调整自身的位置、方向和/或避让，具体信息可包括所述车端的行驶方向和速度、离本优先信息显示牌的距离等；所述优先信息显示牌设置于单行道出口和/或入口处，单行道的整个路段也可根据实际需要设置更多优先信息显示牌，比如在路段中间有人行横道的位置可以设置优先信息显示牌。

利用标线投影模块向车端需要逆向优先通行的单行道的路面区域投射逆向通行信息；所述逆向通行信息包括但不限于与原单行道通行方向相反的逆行方向指示标线和所述车端的车端相关信息；所述逆行方向指示标线用于临时覆盖或替换原单行道路面上的原单行道通行方向的指示标线；所述车端相关信息被投影在所述逆行方向指示标线旁边，以便于社会车辆和行人通过所述逆向通行信息及时了解正在和/或即将逆向通行的所述车端的相关信息，及时调整自身的位置、方向和/或避让；所述标线投影模块可设置于单行道出口和/或入口处，单行道整个路段也可根据实际需要设置更多标线投影模块，比如在路段中间有人行横道的位置附近可以设置标线投影模块；所述标线投影模块包括但不限于投影灯；所述投影灯可以是激光投影灯和/或LED投影灯；所述标线投影模块主要用于夜晚或白天弱光的自然条件下向路面投影所述逆向通行信息；所述逆行方向指示标线被所述投影灯以适当亮度和颜色投射出来，其亮度和大小要足够覆盖或替换原单行道通行方向的指示标线，以便于为需要逆向优先通过单行道的车端指示其应该通行的车道和逆行方向，同时也可以对其它社会车辆和行人起到提示将有车端要在作述逆行方向指示标线所指示的车道和方向上逆行的作用，便于社会车辆和行人即时调整自身的位置、方向，及时避让。

路侧端根据所述云端服务器发来的所述车端相关信息控制交通信号控制机、优先信息显示牌和标线投影模块，以反映所述车端相关信息，提示社会车辆和行人采取避让措施，所述避让措施包括但不限于原地等待、让行和/或绕行。

进一步地，所述车端还包含车端安全模块和车端定位模块，其中，

车端安全模块，用于利用安全智能芯片为车端提供信息交互数据的密码加解密和安全存储；

车端定位模块，用于获取车辆地理位置数据。

车辆号牌，俗称牌照、车牌，是分别悬挂在车子前后的板材，通常使用的材质是铝、铁皮、塑料或纸质，在上面刻印车子的登记号码、登记地区或其它的相关信息；所述车辆号牌分为普通车辆号牌和安全车辆号牌两种；所述普通车辆号牌包括但不限于大型汽车号牌、小型汽车号牌、使馆汽车号牌、领馆汽车号牌、港澳入出境车号牌、教练汽车号牌、警用汽车号牌、临时行驶车号牌中的一种或几种；所述安全车辆号牌为在普通车辆号牌内嵌入了所述数字水印后所生成的车辆号牌。车端的车辆识别码由车辆生产方在车辆出厂前内置于所述车端的所述车端安全模块的安全存储区内，所述车辆识别码在内置于所述车端安全模块的安全存储区内后，只提供只读功能，车辆使用方不能更改内置于所述车端安全模块的安全存储区内的车辆识别码；所述车辆识别码(Vehicle Identification Number,或称车架号码，简称VIN)，是一组由若干个字母和/或数字组成，用于汽车上的一组独一无二的号码，可以识别汽车的生产商、引擎、底盘序号及其它性能等资料。车端相关信息可包括所述车端的车辆号牌、车辆识别码、车端的通行方向和/或车端的地理位置信息等信息，还可以包括所述车端的车身颜色、车辆类型、车辆速度等信息。

车端在与云端服务器无线通信连接后，随即向所述云端服务器发送车端相关信息；然后，车端实时并持续地向所述云端服务器发送所述车端的地理位置信息；云端服务器可以根据所述车端的地理位置信息掌握所述车端的行驶轨迹。车端如果收到所述云端服务器发送的允许逆向通行的信息，则所述车端在保证安全的情况下在所述单行道上逆行通过；所述车端如果收到所述云端服务器发送的不允许逆向通行的信息，则所述车端不能在所述单行道上逆行通过，而是自行选择其它道路绕行通过。

所述云端安全模块、所述路侧端安全模块和所述车端安全模块分别用于为所述云端服务器、所述路侧端和所述车端提供密码服务功能和安全存储功能。所述云端安全模块、所述路侧端安全模块和所述车端安全模块内可分别设置安全存储区；利用安全存储区存储数字证书、私钥和其它重要信息和数据；所述其它重要信息和数据包括但不限于车辆识别码和/或路侧端编号；所述密码服务功能包括但不限于生成随机数、数字签名运算、数字签名验签运算、加解密运算、生成会话密钥、生成数字摘要、数字证书验证和数字证书撤销列表查询；数字证书也称为公钥证书。

利用数字证书模块分别为所述云端服务器、所述路侧端和所述车端生成公钥证书并保存；所述数字证书模块可通过离线或在线方式将所述路侧端的公钥证书和所述云端服务器的根证书写入所述路侧端的路侧端安全模块内；也可通过离线或在线方式将所述车端的公钥证书和所述云端服务器的根证书写入所述车端的车端安全模块内；所述路侧端和所述车端的公钥证书可由所述云端服务器的根证书签发的。

所述云端服务器、所述路侧端和所述车端各自保存与其相应公钥证书中的公钥相对应的私钥；所述云端服务器的私钥保存在所述数字证书模块或所述云端安全模块的安全存储区内；所述路侧端的私钥保存在所述路侧端安全模块的安全存储区内；所述车端的私钥保存在所述车端安全模块的安全存储区内。

所述云端服务器内可通过预置有路侧端编号与路侧端的公钥证书的对应关系，使得通过路侧端编号能够检索和获得路侧端的公钥证书。并可通过预置有车辆识别码与车辆号牌的对应关系，使得通过车辆识别码能够检索和获得车端的车辆号牌信息，通过车辆号牌也能够检索和获得车端的车辆识别码信息；也可通过预置有车辆识别码和/或车辆号牌与所述车端的公钥证书的对应关系，使得通过车辆识别码和/或车辆号牌能够检索和获得车端的公钥证书。

优选的，所述云端安全模块、所述路侧端安全模块和所述车端安全模块均为安全智能芯片，所述安全智能芯片支持的商用密码算法包括但不限于SM1、SM2、SM3、SM4和SM9中的一种或几种、支持的国际常用密码算法包括但不限于3DES、AES、RSA、SHA-1和SHA-256中的一种或几种；所述安全智能芯片支持存储数字证书；所述安全智能芯片提供安全存储区域，支持重要信息的安全存储；所述安全智能芯片支持随机数的生成；所述数字证书模块还维护证书撤销列表，提供证书撤销列表查询功能。

所述车辆管理部门可为权威管理部门，具体的负责部门以相应规定为准；车辆管理部门在所述云端服务器保存车辆号牌和该车辆号牌在车辆管理部门注册时所对应的车辆识别码，以备查用。

优选的，路侧端摄像模块可通过设置第一摄像头、第二摄像头、第三摄像头、车辆号牌识别模块、车辆号牌合成模块、光感应模块和补光模块来收集车辆号牌图像及相关数据；其中，所述第一摄像头可用于采集所述车端的实时视频信息，所述第一摄像头可采用具备红外摄像功能；所述第二摄像头可为长焦摄像头，能够对所述车端的车辆号牌进行拍照；所述第三摄像头可为广角摄像头，能够对所述车端的车辆号牌进行拍照；所述车辆号牌识别模块能够对所述第一摄像头采集的所述视频信息进行实时识别，如果在所述视频信息内识别到车辆号牌图像信息，则可通过调用所述第二摄像头和第三摄像头来对所述安全车辆号牌进行拍照；所述第二摄像头、第三摄像头可以在所述车辆号牌识别模块的调度下动态变换拍摄角度以对准所述车端，然后还可以自动调整焦距以提供更好的拍摄质量；车辆号牌合成模块可用于对所述第二摄像头、第三摄像头各自所拍摄的车辆号牌图像进行计算和合成，以得到清晰高质量的车辆号牌图像；所述光感应模块可用于在所述第二摄像头、第三摄像头拍照时感应光线的强弱是否合适，并根据需要调用所述补光模块进行补光；所述补光模块可用于在所述第二摄像头、第三摄像头拍照时进行补光。

优选的，所述第一摄像头可采用超高清摄像头或全高清摄像头，分辨率达到或超过1080P(1920*1080)及以上，主要用于拍摄行车过程中的视频，以提供给车辆号牌识别模块对车辆号牌进行识别；所述第一摄像头还可以采用双目摄像头；所述第二摄像头、第三摄像头可采用超高分辨率镜头(比如4500万像素及以上)，用于拍摄车辆号牌的照片，生成车辆号牌的图像信息。

进一步地，可在路侧端设置智能道钉，利用智能道钉来根据所述车端的车端相关信息在所述车端需要逆向优先通行的单行道的路面和/或路边区域指示所述车端的逆向优先通行的方向，比如可以以发光的颜色或发光的带颜色的箭头指示所述车端的逆向优先通行的方向，所述颜色可以是红色、绿色或其它颜色；所述智能道钉可以包括发光部件；所述发光部件可以是彩色LED发光材料。

路侧端还可进一步设置语音提示模块，利用语音提示模块来播报所述车端的车端相关信息，以便于社会车辆和行人了解当前和即将驶入的所述车端的情况；所述语音提示模块可设置于单行道出口和/或入口处，单行道整个路段也可根据实际需要设置更多语音提示模块，比如在路段中间有人行横道的位置可以设置语音提示模块；

本案实施例中，单行道至少包括两个车道，将单行道原通行方向的最左侧车道设为可变通行方向车道；当没有需要逆向优先通行的车端需要逆行通过时，所述最左侧车道与其它车道保持一致的通行方向；当有需要逆向优先通行的车端需要逆行通过时，最左侧车道变为与原通行方向相反的车道，此时所述最左侧车道改为需要逆向优先通行的车端的专用逆行车道，社会车辆则通过所述其它车道继续按原有方向通行。

所述最左侧车道与用于指示逆向优先通行的红绿灯进行对应，所述其它车道与用于指示社会车辆和行人的红绿灯相对应，所述用于指示逆向优先通行的红绿灯在没有需要逆向优先通行的车端需要逆行通过时，其红绿灯的交通信号顺序、调节配时与所述用于指示社会车辆和行人的红绿灯一致；所述用于指示逆向优先通行的红绿灯在有需要逆向优先通行的车端需要逆行通过时，其红绿灯的交通信号顺序、调节配时用配合所述需要逆向优先通行的车端逆行通过，具体可以是为所述需要逆向优先通行的车端显示绿灯，为原通行方向上的社会车辆和行人显示红灯。当有需要逆向优先通行的车端需要逆行通过时，所述标线投影模块向所述最左侧车道投射逆向通行信息。

最左侧车道上可不预先预置表示单行道通行方向的指示标线；所述预先预置表示单行道通行方向的指示标线是指通过热熔的方式直接在单行道路面喷涂而形成的道路标线；当没有需要逆向优先通行的车端需要逆行通过时，由所述标线投影模块向所述最左侧车道以光影的形式投射原单行道通行方向的指示标线，此时，该单行道通行方向的指示标线所指示的方向与所述其它车道上预先预置的表示单行道通行方向的指示标线所指示的方向保持一致；当有需要逆向优先通行的车端需要逆行通过时，所述标线投影模块向所述最左侧车道投射逆向通行信息，此时，该单行道上由所述标线投影模块投射的通行方向的指示标线所指示的方向与所述其它车道上预先预置的表示单行道通行方向的指示标线所指示的方向相反。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

结合本文中所公开的实施例描述的各实例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能是以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域普通技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不认为超出本发明的范围。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如：只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现，相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。